Contrepoids mince pour compresseur scellé.
Arrière-plan de l'Invention.
L'invention concerne un contrepoids amélioré pour un compresseur scellé, dans lequel le contrepoids est relativement mince, ce qui permet de raccourcir le boîtier de compresseur scellé entier.
Les compresseurs scellés sont utilisés dans de nombreuses applications de compression de réfrigérant. Dans ces applications, un boîtier scelle une unité de pompe de compresseur et un moteur pour entraîner l'unité de pompe. Typiquement, le moteur est maintenu dans une chambre qui se trouve à une pression d'aspiration telle que le moteur est refroidi. Un arbre est entraîné par le moteur pour entraîner au moins un élément de l'unité de pompe de compresseur.
Dans un type très populaire de compresseur moderne, l'unité de pompe est constituée de deux éléments de volute en déplacement orbital l'un par rapport à l'autre. Dans ce type de compresseur, connu sous le nom de compresseur à volutes, le premier et le second éléments de volute ont chacun une base et un enroulement généralement spiralé s'étendant depuis la base. Les enroulements spiralés s'interpénètrent pour définir des chambres de compression. L'arbre entraîne l'un des compresseurs à volutes en orbite par rapport à l'autre. Lorsque les deux éléments de volute se déplacent en orbite, la dimension des chambres de compression est réduite pour comprimer un réfrigérant piégé.
Historiquement, le contrepoids était contenu dans la géométrie des enroulements supérieurs du moteur et était pris en sandwich entre la boîte de manivelle et le stator du moteur.
Un compresseur à volutes exige qu'un contrepoids soit monté sur l'arbre. Historiquement, les contrepoids étaient des pièces relativement importantes qui s'étendaient sur une surface et une longueur axiale relativement grandes. Il est important qu'une partie du contrepoids, en particulier son centre de gravité, soit disposé vers le haut à proximité de la volute en orbite. Cela a eu pour conséquence qu'une quantité non souhaitée d'espace était nécessaire pour le contrepoids.
Résumé de l'invention.
Dans la forme de réalisation décrite de l'invention, le contrepoids est une pièce relativement mince. En particulier, le contrepoids a une partie de col relativement petite qui doit être reçue sur l'arbre et s'étendant vers le haut entre le moyeu de la boîte de manivelle et les enroulements supérieurs du stator jusqu'à une partie supérieure qui est également relativement mince. La distance sur laquelle la partie supérieure s'étend axialement est de préférence supérieure à deux fois l'épaisseur de la partie supérieure et, mieux encore, de plus de trois fois l'épaisseur. Mieux encore, la distance est supérieure à cinq fois l'épaisseur de la partie supérieure. Ce contrepoids relativement mince peut donc s'ajuster dans un espace relativement petit.
Comme cela sera montré dans les dessins, cela permet une réduction considérable de la longueur axiale requise du compresseur scellé.
Dans d'autres aspects de l'invention, l'utilisation du contrepoids relativement mince permet d'estamper le contrepoids. Une fois le contrepoids estampé, d'autres particularités peuvent être aisément obtenues en manipulant aisément la structure du contrepoids. A titre d'exemple, une contre-dépouille peut être formée dans le contrepoids de telle sorte que la partie supérieure s'oppose à l'écoulement de lubrifiant vers le haut le long du bord extérieur du contrepoids.
En outre, le bord supérieur peut être formé de manière à présenter un profil aérodynamique qui peut être façonné sur mesure afin d'aider à la circulation de l'huile ou du réfrigérant.
Ces particularités et d'autres particularités de l'invention seront mieux comprises dans la spécification et les dessins dont ce qui suit est une brève description.
Brève description des dessins.
La Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un compresseur à volutes incorporé à la présente invention,
la Fig. 2 est une vue supérieure d'un contrepoids selon l'invention,
la Fig. 3A est une vue en coupe transversale selon la ligne 3-3, comme montré sur la Fig. 2,
la Fig. 3B est une autre forme de réalisation, et
la Fig. 4 est une vue extérieure d'une partie du contrepoids selon l'invention.
Description détaillée d'une forme de réalisation préférée.
Un compresseur 20 est illustré dans la Fig. 1; il a une volute en orbite 22 et une volute en orbite fixe ou non orbitale 24. Comme cela est connu, un arbre
26 entraîne la volute orbitale 22 en orbite par rapport à la volute non orbitale. Un moteur 28 entraîne l'arbre.
La volute orbitale est entraînée en orbite par l'arbre rotatif en raison d'un accouplement qui provoque un mouvement orbital.
Un tube d'aspiration 30 s'étend dans un boîtier 32 qui scelle le moteur et le compresseur à volutes. Comme montré dans les dessins, une amélioration récente aux compresseurs scellés a été le déplacement du tube d'aspiration 30 vers le bas de telle sorte qu'il soit aligné axialement avec la partie du moteur.
L'invention prévoit l'incorporation du contrepoids 34 de telle sorte qu'il utilise mieux l'espace disponible entre une boîte de manivelle 35 qui supporte l'arbre 26 et la volute orbitale 22, et les enroulements supérieurs 37 du moteur 28. Comme on peut le remarquer à la Fig. 1, le contrepoids 34 est à même de mieux utiliser l'espace entre la boîte de manivelle 35 et les enroulements 37 et est donc à même de permettre une réduction considérable de la longueur globale du compresseur.
Comme on peut le remarquer à la Fig. 1, le long d'un axe défini par la rotation de l'arbre 26, le contrepoids 34 a des parties alignées axialement avec les enroulements 37 et avec la boîte de manivelle 35.
Le contrepoids 34 a une partie de col 36 qui est montée sur l'arbre 26. En outre, le contrepoids a une partie 38 s'étendant vers le haut. La partie 38 s'étendant vers le haut déplace le centre de gravité vers le haut depuis la partie de col 36. Ainsi, même si le contrepoids est monté vers le bas dans la longueur du moteur, le centre de gravité est plus proche vers le haut de la volute orbitale 22, qui est la source du déséquilibre. Cela permet d'utiliser un contrepoids inférieur plus léger pour équilibrer le contrepoids supérieur. Tout le système de contrepoids a donc un poids réduit.
Comme on le remarquera à la Fig. 2, le contrepoids 34 a sa partie supérieure 38 s'étendant entre deux extrémités périphériques 40 et 42. Dans la forme de réalisation préférée, ces extrémités sont espacées d'environ 90 degrés. En outre, une partie de transition 44 est formée selon un angle entre la partie de col 36 et la partie supérieure 38 à laquelle elle mène. Un orifice central 46 est ajusté sur l'arbre 26.
Un avantage principal du contrepoids de métal mince estampé de l'invention est que l'orifice 46 est à même d'avoir une tolérance dimensionnelle lâche en raison de la ductilité du matériau. L'orifice fléchira lorsqu'il est forcé sur l'arbre 26 et, par suite, une commande de tolérance étroite n'est pas nécessaire. Cela permet une réduction considérable des coûts.
Comme montré sur la Fig. 3A, la partie de col 36 a la partie 46 s'étendant vers le bas qui est reçue sur l'arbre et une partie en oreille 48 s'étendant vers l'extérieur. La partie en oreille 48 mène dans la partie de transition 44, comme on peut le voir dans la Fig. 2. Un bord externe 50 de la partie supérieure 38 est défini à l'emplacement radialement le plus vers l'extérieur et axialement le plus vers le haut du contrepoids. Comme on peut le remarquer à la Fig. 1, la partie 50 s'étend radialement vers l'extérieur au-dessus des enroulements 37 du moteur.
Comme montré dans une autre forme de réalisation 51 à la Fig. 3B, une contre-dépouille 52 peut être formée sur la partie supérieure 38. La contredépouille 52 comprend une première section 61 s'étendant radialement vers l'extérieur et une section 62 s'étendant à nouveau vers l'intérieur. Une extrémité supérieure 63 de la partie supérieure 38 s'étend radialement vers l'extérieur de la section 62. La contre-dépouille 52 s'opposera au "fluage" ou à une ascension du lubrifiant le long de la paroi du contrepoids. Cela permettra de mieux régler l'écoulement du lubrifiant. Dans une autre particularité qui ressort des Fig. 3A et 3B, le contrepoids est relativement mince. Comme on peut le remarquer, la partie supérieure s'étend sur une distance qui est de plus de deux fois, de préférence trois fois, l'épaisseur de la partie supérieure.
En outre, mieux encore, la partie supérieure s'étend sur une longueur axiale qui est supérieure à cinq fois l'épaisseur de la partie supérieure. Dans une forme de réalisation préférée, la partie supérieure s'étend axialement sur une distance qui est de 38,15 mm, tandis que la partie supérieure a une épaisseur de 7,137 mm. Le contrepoids relativement mince est à même d'offrir un modèle très compact qui est susceptible de s'ajuster dans les conditions d'espace étroit d'un compresseur axialement de hauteur réduite.
Comme montré sur la Fig. 4, dans une autre caractéristique, le bord extérieur 50 de la partie supérieure peut être formé pour créer un profil aérodynamique A. Une extrémité 54 du bord extérieur 50 peut être disposé vers le bas par rapport à l'extrémité opposée 56. Comme montré, le bord ne s'étend pas le long d'une ligne droite, mais est de préférence incurvé. Au cours de la rotation, ce profil aérodynamique règlera l'écoulement de fluides à l'intérieur du compresseur scellé. Le profil aérodynamique peut être utilisé pour améliorer la circulation de gaz et d'huile ou pour régler l'écoulement de gaz d'aspiration.
Le contrepoids est de préférence estampé dans un métal approprié, de préférence de l'acier.
Une forme de réalisation préférée de l'invention a été décrite, mais un expert en la technique admettra que certaines modifications entrent dans le cadre de l'invention. C'est pour cette raison que les revendications suivantes seront étudiées afin de déterminer la véritable portée et le véritable contenu de l'invention.
REVENDICATIONS
l.- Compresseur (20) comprenant une unité de pompe de compresseur montée à une extrémité et un moteur
(28) pour entraîner ladite unité de pompe de compresseur, ledit moteur (28) entraînant un arbre (26), ledit arbre (26) étant monté pour entraîner au moins une partie de ladite unité de pompe de compresseur, caractérisé en ce qu'un contrepoids (34) est monté sur ledit arbre (26), ledit contrepoids (34) étant positionné entre un bord supérieur dudit moteur (28) et un bord inférieur de ladite unité de pompe de compresseur, ledit contrepoids (34) étant relativement mince, et ledit contrepoids (34) ayant une partie de col
(36) montée sur ledit arbre (26), et une partie supérieure (38) s'étendant vers le haut depuis ladite partie de col (36) en direction de ladite unité de pompe de compresseur, ladite partie supérieure (38) s'étendant sur moins de 360[deg.] de circonférence autour d'un axe de rotation dudit arbre (26), et ladite partie supérieure
(38) s'étendant axialement depuis ladite partie de col
(36) sur une longueur qui est de plus de deux fois l'épaisseur de ladite partie supérieure (38).
Thin counterweight for sealed compressor.
Invention background.
An improved counterweight for a sealed compressor is described, in which the counterweight is relatively thin, thereby shortening the entire sealed compressor housing.
Sealed compressors are used in many refrigerant compression applications. In these applications, a housing seals a compressor pump unit and a motor to drive the pump unit. Typically, the engine is maintained in a chamber which is at a suction pressure such that the engine is cooled. A shaft is driven by the motor to drive at least one element of the compressor pump unit.
In a very popular type of modern compressor, the pump unit consists of two volute elements in orbital motion relative to each other. In this type of compressor, known as a scroll compressor, the first and second scroll elements each have a base and a generally spiral winding extending from the base. The spiral windings interpenetrate to define compression chambers. The shaft drives one of the scroll compressors orbiting the other. When the two volute elements move in orbit, the size of the compression chambers is reduced to compress a trapped refrigerant.
Historically, the counterweight was contained in the geometry of the upper windings of the motor and was sandwiched between the crank case and the stator of the motor.
A scroll compressor requires a counterweight to be mounted on the shaft. Historically, counterweights were relatively large pieces that spanned a relatively large area and axial length. It is important that a part of the counterweight, in particular its center of gravity, is placed upwards near the volute in orbit. As a result, an unwanted amount of space was required for the counterweight.
Summary of the invention.
In the described embodiment of the invention, the counterweight is a relatively thin piece. In particular, the counterweight has a relatively small neck portion which must be received on the shaft and extending upward between the hub of the crank case and the upper stator windings to an upper portion which is also relatively thin. The distance over which the upper part extends axially is preferably greater than twice the thickness of the upper part and, better still, more than three times the thickness. Best of all, the distance is more than five times the thickness of the top. This relatively thin counterweight can therefore be adjusted in a relatively small space.
As will be shown in the drawings, this allows a considerable reduction in the required axial length of the sealed compressor.
In other aspects of the invention, the use of the relatively thin counterweight allows the counterweight to be stamped. Once the counterweight is stamped, other features can be easily achieved by easily manipulating the structure of the counterweight. By way of example, an undercut can be formed in the counterweight so that the upper part opposes the upward flow of lubricant along the outer edge of the counterweight.
In addition, the upper edge can be formed so as to have an aerodynamic profile which can be tailored to aid the circulation of the oil or the coolant.
These features and other features of the invention will be better understood in the specification and the drawings of which the following is a brief description.
Brief description of the drawings.
Fig. 1 is a cross-sectional view of a scroll compressor incorporated in the present invention,
Fig. 2 is a top view of a counterweight according to the invention,
Fig. 3A is a cross-sectional view along line 3-3, as shown in FIG. 2
Fig. 3B is another embodiment, and
Fig. 4 is an external view of part of the counterweight according to the invention.
Detailed description of a preferred embodiment.
A compressor 20 is illustrated in FIG. 1; it has a volute in orbit 22 and a volute in fixed or non-orbital orbit 24. As is known, a tree
26 drives the orbital scroll 22 into orbit relative to the non-orbital scroll. A motor 28 drives the shaft.
The orbital scroll is driven into orbit by the rotating shaft due to a coupling which causes an orbital motion.
A suction tube 30 extends into a housing 32 which seals the motor and the scroll compressor. As shown in the drawings, a recent improvement to the sealed compressors has been the displacement of the suction tube 30 downwards so that it is axially aligned with the part of the motor.
The invention provides for the incorporation of the counterweight 34 so that it better uses the space available between a crank box 35 which supports the shaft 26 and the orbital volute 22, and the upper windings 37 of the motor 28. As this can be seen in Fig. 1, the counterweight 34 is able to better use the space between the crank box 35 and the windings 37 and is therefore able to allow a considerable reduction in the overall length of the compressor.
As can be seen in FIG. 1, along an axis defined by the rotation of the shaft 26, the counterweight 34 has parts axially aligned with the windings 37 and with the crank box 35.
The counterweight 34 has a neck portion 36 which is mounted on the shaft 26. In addition, the counterweight has an upwardly extending portion 38. The part 38 extending upwards displaces the center of gravity upwards from the neck part 36. Thus, even if the counterweight is mounted downwards in the length of the motor, the center of gravity is closer towards the top of the orbital volute 22, which is the source of the imbalance. This allows a lighter lower counterweight to be used to balance the upper counterweight. The entire counterweight system therefore has a reduced weight.
As will be seen in FIG. 2, the counterweight 34 has its upper part 38 extending between two peripheral ends 40 and 42. In the preferred embodiment, these ends are spaced about 90 degrees apart. In addition, a transition part 44 is formed at an angle between the neck part 36 and the upper part 38 to which it leads. A central orifice 46 is fitted on the shaft 26.
A main advantage of the stamped thin metal counterweight of the invention is that the orifice 46 is able to have a loose dimensional tolerance due to the ductility of the material. The orifice will flex when forced on the shaft 26 and therefore a close tolerance control is not required. This allows a considerable reduction in costs.
As shown in Fig. 3A, the neck portion 36 has the downwardly extending portion 46 which is received on the shaft and an ear portion 48 extending outward. The ear portion 48 leads into the transition portion 44, as can be seen in FIG. 2. An outer edge 50 of the upper part 38 is defined at the radially outermost and axially uppermost location of the counterweight. As can be seen in FIG. 1, the part 50 extends radially outwards above the windings 37 of the motor.
As shown in another embodiment 51 in FIG. 3B, an undercut 52 can be formed on the upper part 38. The undercut 52 includes a first section 61 extending radially outward and a section 62 extending again inward. An upper end 63 of the upper part 38 extends radially outward from the section 62. The undercut 52 will oppose "creep" or an ascent of the lubricant along the wall of the counterweight. This will better regulate the flow of lubricant. In another feature which emerges from Figs. 3A and 3B, the counterweight is relatively thin. As can be seen, the upper part extends over a distance which is more than twice, preferably three times, the thickness of the upper part.
Furthermore, even better, the upper part extends over an axial length which is greater than five times the thickness of the upper part. In a preferred embodiment, the upper part extends axially over a distance which is 38.15 mm, while the upper part has a thickness of 7.137 mm. The relatively thin counterweight is able to offer a very compact model which is capable of adjusting under the narrow space conditions of an axially reduced compressor.
As shown in Fig. 4, in another characteristic, the outer edge 50 of the upper part can be formed to create an aerodynamic profile A. One end 54 of the outer edge 50 can be arranged downward relative to the opposite end 56. As shown, the edge does not extend along a straight line, but is preferably curved. During rotation, this aerodynamic profile will regulate the flow of fluids inside the sealed compressor. The airfoil can be used to improve the circulation of gas and oil or to regulate the flow of suction gas.
The counterweight is preferably stamped in a suitable metal, preferably steel.
A preferred embodiment of the invention has been described, but an expert in the art will recognize that certain modifications are within the scope of the invention. It is for this reason that the following claims will be studied in order to determine the true scope and content of the invention.
CLAIMS
l.- Compressor (20) comprising a compressor pump unit mounted at one end and a motor
(28) for driving said compressor pump unit, said motor (28) driving a shaft (26), said shaft (26) being mounted to drive at least a part of said compressor pump unit, characterized in that a counterweight (34) is mounted on said shaft (26), said counterweight (34) being positioned between an upper edge of said motor (28) and a lower edge of said compressor pump unit, said counterweight (34) being relatively thin , and said counterweight (34) having a neck portion
(36) mounted on said shaft (26), and an upper part (38) extending upward from said neck part (36) towards said compressor pump unit, said upper part (38) extending less than 360 [deg.] in circumference around an axis of rotation of said shaft (26), and said upper portion
(38) extending axially from said neck portion
(36) over a length which is more than twice the thickness of said upper part (38).